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光子晶体非线性效应全光开关研究 预览
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作者 郭延 朱建峰 +2 位作者 张含 冯云鹏 程澈波 《影像科学与光化学》 CAS 2020年第1期15-21,共7页
全光化以其快速传输处理信息的优点已成为当前的研究热点,其中全光开关在全光化中发挥着重要作用。本文利用平面波展开法与超原胞技术相结合的方法,对光子晶体结构的能带分布进行了研究,并对其禁带特性进行了分析,确定了以四方晶系为结... 全光化以其快速传输处理信息的优点已成为当前的研究热点,其中全光开关在全光化中发挥着重要作用。本文利用平面波展开法与超原胞技术相结合的方法,对光子晶体结构的能带分布进行了研究,并对其禁带特性进行了分析,确定了以四方晶系为结构基础进行全光开关的设计研究。此外,在四方晶系结构基础上设计了波导与谐振腔耦合的全光开关结构,利用时域有限差分法进行模拟仿真,对电磁场分布图进行了研究。并在此基础上对结构进行了设计优化,使开关的性能得到提升。通过对光子晶体禁带特性的研究和对全光开关的仿真结果的分析,本文证实基于光子晶体的非线性克尔效应可以设计出开关性能较为优异的全光开关结构,并可减小全光开关的尺寸和反应时间。 展开更多
关键词 全光开关 光子晶体 克尔效应 平面波展开 时域有限差分
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二维嵌套复式三角晶格磁振子晶体的带隙结构 预览
2
作者 包佳美 杨慧 曹永军 《河北师范大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第1期23-28,共6页
首先构造了二维嵌套复式三角晶格的磁振子晶体模型,其散射体由2个相切的大小相同的铁磁材料圆柱体构成,它们按照一定晶格常数三角排列在另一种铁磁材料基底中;其次,发展了可用于数值计算研究自旋波在嵌套复式三角晶格磁振子晶体中本征... 首先构造了二维嵌套复式三角晶格的磁振子晶体模型,其散射体由2个相切的大小相同的铁磁材料圆柱体构成,它们按照一定晶格常数三角排列在另一种铁磁材料基底中;其次,发展了可用于数值计算研究自旋波在嵌套复式三角晶格磁振子晶体中本征性质的平面波展开法.以2个相切的铁圆柱代替原来简单三角晶格中的1个铁圆柱,再以三角点阵排列在氧化铕基底材料中构成的二维嵌套复式三角晶格磁振子晶体为研究对象,通过数值计算自旋波在其中的带结构,研究了带隙宽随体积填充的变化行为,并与简单三角晶格的带隙结构进行比较.结果表明,嵌套复式三角晶格的磁振子晶体可以在更低的体积填充率下产生带隙,并且能够在更高频的情况下产生较宽的带隙,从而达到带隙优化的目的,为实现自旋波的可控操作提供了一种方案. 展开更多
关键词 磁振子晶体 嵌套复式三角晶格 带隙 平面波展开
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二维正方晶格函数光子晶体带隙结构研究 预览
3
作者 李宏 张斯淇 《安庆师范大学学报:自然科学版》 2019年第1期30-33,共4页
采用平面波展开法研究二维正方晶格函数光子晶体,分别计算TE波和TM波的带结构。二维正方晶格函数光子晶体介质柱折射率是空间坐标函数,而不是定值(二维正方晶格常规光子晶体)。二维正方晶格函数光子晶体可通过Kerr效应或电光效应来制备... 采用平面波展开法研究二维正方晶格函数光子晶体,分别计算TE波和TM波的带结构。二维正方晶格函数光子晶体介质柱折射率是空间坐标函数,而不是定值(二维正方晶格常规光子晶体)。二维正方晶格函数光子晶体可通过Kerr效应或电光效应来制备,可调节性灵活。本文研究了函数系数k对二维正方晶格函数光子晶体带结构的影响。在TE波情况下,函数系数k增加时,带隙数目变多且带宽变宽。与二维常规光子晶体比较,函数光子晶体有较宽的带隙结构,这将为光学器件的设计提供新的理论依据和重要的设计方法。 展开更多
关键词 材料 二维函数光子晶体 平面波展开 带隙结构
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用两种方法研究二维光子晶体的带隙结构 预览
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作者 刘继平 张晓茹 +3 位作者 刘晗 杨涪铨 潘庆 吴向尧 《安庆师范大学学报:自然科学版》 2019年第2期17-20,36共5页
用平面波展开法和COMSOL Multiphysics软件基于有限元法计算同一参数下二维常规和函数光子晶体的带隙结构,比较两种计算方法得到带隙结构的差距,给出了用平面波展开法计算二维常规和函数光子晶体能带的基本推导过程,也对有限元法的基本... 用平面波展开法和COMSOL Multiphysics软件基于有限元法计算同一参数下二维常规和函数光子晶体的带隙结构,比较两种计算方法得到带隙结构的差距,给出了用平面波展开法计算二维常规和函数光子晶体能带的基本推导过程,也对有限元法的基本思想做了介绍。通过对比,给出了两种计算方法各自的优点和适用条件,这将为进一步研究光子晶体奠定基础。 展开更多
关键词 二维光子晶体 带隙结构 平面波展开 COMSOL
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光子晶体液体浓度传感器
5
作者 阿卜杜外力江·伊米提 阿不都热苏力·阿不都热西提 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期58-62,共5页
为了有效地检测混合液体的浓度,运用平面波展开法与光子晶体禁带理论,研究了光子晶体禁带宽度和混合液体浓度的对应关系。以砷化镓(GaAs)为背景材料的三角格子空气孔二维光子晶体内分别填充不同浓度的水醋酸、水甲醇混合液体,讨论了混... 为了有效地检测混合液体的浓度,运用平面波展开法与光子晶体禁带理论,研究了光子晶体禁带宽度和混合液体浓度的对应关系。以砷化镓(GaAs)为背景材料的三角格子空气孔二维光子晶体内分别填充不同浓度的水醋酸、水甲醇混合液体,讨论了混合液体浓度与介电常数对二维光子晶体禁带宽度的影响。模拟结果表明,在温度保持不变的情况下,浓度在0~0.60mol/kg之间变化时二维光子晶体TE模没出现光子晶体禁带而TM模出现的光子晶体禁带宽度随着混合液体浓度和介电常数的增大而逐渐变窄且向高频区域移动。这一结果为生物化学中混合液体浓度的检测方面提供很好的参考依据。 展开更多
关键词 光子晶体 平面波展开 混合液体 光子晶体禁带
棋盘复式晶格介质环型光子晶体的完全带隙
6
作者 刘祥 唐吉玉 刘紫雁 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第1期350-356,共7页
构建了棋盘复式晶格介质环型光子晶体结构,采用平面波展开法对该结构的完全带隙宽度及结构参量进行了优化。研究结果表明,在优化参数下,完全带隙宽度的最大值为0.160,带隙率可达30.59%。该结构的大完全带隙具有很好的稳定性。
关键词 材料 介质环型光子晶体 平面波展开 完全带隙 复式晶格 棋盘晶格
基于光子晶体自准直效应的太赫兹偏振分束器设计 被引量:2
7
作者 汪静丽 刘洋 陈鹤鸣 《光学学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期298-304,共7页
提出了一种新型、紧凑的光子晶体太赫兹(THz)偏振分束器,利用自准直效应实现横电(TE)模和横磁(TM)模的无衍射传输,利用禁带特性实现TE模和TM模的分离。基于平面波展开法和时域有限差分法对太赫兹偏振分束器的性质进行仿真建模分析... 提出了一种新型、紧凑的光子晶体太赫兹(THz)偏振分束器,利用自准直效应实现横电(TE)模和横磁(TM)模的无衍射传输,利用禁带特性实现TE模和TM模的分离。基于平面波展开法和时域有限差分法对太赫兹偏振分束器的性质进行仿真建模分析,结果表明,该偏振分束器在2.9-3.01THz频率范围内可实现偏振分离;频率为3THz时,TE模的反射率和TM模的透射率均高于90%,TE模和TM模的消光比分别高达19.9dB和26.24dB。此外,与以往的光子晶体太赫兹偏振分束器相比,所提出的偏振分束器设计简单,更易于实现(无需引入缺陷),尺寸更微小(650μm×650μm),带宽更宽(2.9-3.01THz)。 展开更多
关键词 光学器件 太赫兹 偏振分束器 平面波展开 时域有限差分 光子晶体 自准直
二维光子晶体伞光异或门的设计及研究 预览 被引量:1
8
作者 张晓金 梁龙学 +1 位作者 吴小所 韩根亮 《发光学报》 CSCD 北大核心 2018年第12期1772-1777,共6页
分析了二维光子晶体马赫-曾德尔干涉仪的传输特性,将二维光子晶体波导、环形腔和马赫-曾德尔干涉仪有效结合,提出了一种基于二维光子晶体马赫-曾德尔干涉仪的异或门设计。用平面波展开法分析二维光子晶体能带结构,并用时域有限差分... 分析了二维光子晶体马赫-曾德尔干涉仪的传输特性,将二维光子晶体波导、环形腔和马赫-曾德尔干涉仪有效结合,提出了一种基于二维光子晶体马赫-曾德尔干涉仪的异或门设计。用平面波展开法分析二维光子晶体能带结构,并用时域有限差分法验证光信号在该器件中的电场稳态分布。结果表明,该结构能够实现异或逻辑,且具有高逻辑对比度7.88 dB,快速响应周期0.388 ps和高传输速率7.87 Tbit/s;并且该器件结构尺寸仅为13 μm×14 μm,易于集成。该异或逻辑结构中引入了二维光子晶体马赫-曾德尔干涉仪,使得光子晶体逻辑门结构的设计更加多样,并为二维光子晶体半加器与全加器的设计提供了基础,具有重要的研究意义。 展开更多
关键词 硅基光学 异或逻辑门 平面波展开 时域有限差分
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含点缺陷二维函数光子晶体的本征场分布 被引量:2
9
作者 刘继平 李海波 +8 位作者 孟祥东 张晓茹 刘晗 张斯淇 刘晓静 李宏 马季 梁禺 吴向尧 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第8期114-121,共8页
采用平面波展开法研究了含点缺陷正方结构二维函数光子晶体的带隙结构、缺陷模式和缺陷模式的本征场分布。选取介质柱的折射率为空间位置的分布函数,其参数可通过改变施加电场、光场的强度来调节。研究结果表明,通过调节介质柱参数,能... 采用平面波展开法研究了含点缺陷正方结构二维函数光子晶体的带隙结构、缺陷模式和缺陷模式的本征场分布。选取介质柱的折射率为空间位置的分布函数,其参数可通过改变施加电场、光场的强度来调节。研究结果表明,通过调节介质柱参数,能够实现带隙结构、带隙位置、缺陷模式及缺陷模式的本征场分布的可调,该研究为相关光学器件的设计提供了理论依据和设计方法。 展开更多
关键词 材料 二维函数光子晶体 点缺陷 带隙结构 本征场分布 平面波展开
3维函数光子晶体的特性研究 预览
10
作者 章海锋 《激光技术》 CSCD 北大核心 2018年第3期318-324,共7页
为了研究3维函数光子晶体的光子禁带特性,采用平面波展开法计算得到色散曲线,推导了平面波展开法的相关计算公式以及介质球介电常数的函数关系式,探讨了可调参量函数系数I和介质球半径R1对光子禁带特性的影响。结果表明,3维函数光子晶... 为了研究3维函数光子晶体的光子禁带特性,采用平面波展开法计算得到色散曲线,推导了平面波展开法的相关计算公式以及介质球介电常数的函数关系式,探讨了可调参量函数系数I和介质球半径R1对光子禁带特性的影响。结果表明,3维函数光子晶体呈立方体晶格分布,由介质球填充空气背景;与常规3维介质光子晶体相比,3维函数光子晶体不仅能得到可调谐的光子禁带,而且可以拓展禁带带宽,并增加光子禁带的数量;改变函数系数I的大小可以实现对光子禁带数量、位置和带宽的调谐;改变介质球半径R1可以对光子禁带带宽实现展宽,并改变光子禁带的位置。该研究对设计新型可调谐器件是有帮助的。 展开更多
关键词 物理光学 光子晶体 3维函数光子晶体 平面波展开 可调谐特性
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基于磁流变弹性体的声子晶体带隙隔振研究 预览
11
作者 文茜茜 于国军 +1 位作者 王凌云 朱少杰 《人工晶体学报》 CSCD 北大核心 2018年第9期1843-1849,共7页
设计了一种基于磁流变弹性体的二维声子晶体隔振器,可用于中高频的机械设备隔振,并对其带隙特性进行分析。以圆柱形铅散射体按正方晶格排列在基体磁流变弹性体当中的二维声子晶体为模型,采用典型的平面波展开法和有限元法研究其能带... 设计了一种基于磁流变弹性体的二维声子晶体隔振器,可用于中高频的机械设备隔振,并对其带隙特性进行分析。以圆柱形铅散射体按正方晶格排列在基体磁流变弹性体当中的二维声子晶体为模型,采用典型的平面波展开法和有限元法研究其能带结构和透射特性,分别计算了不同磁场和不同铁颗粒体积分数情况下声子晶体的带隙,并对禁带范围内的某一频率的位移场进行分析。结果表明:两种方法所计算的带隙结果吻合较好,最大误差为4.9%;铁颗粒体积分数保持不变,增大磁感应强度可以同时增加带隙的位置和宽度;一定的磁场环境下,增加铁颗粒体积分数,带隙位置上移,宽度基本不变;某一频率处,声子晶体的内部波场存在着共振现象。 展开更多
关键词 磁流变弹性体 声子晶体 平面波展开 有限元 带隙 隔振
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二维光子晶体与声子晶体带隙的比较研究
12
作者 阿卜杜外力江·伊米提 阿布都热苏力·阿不都热西提 《激光杂志》 北大核心 2018年第6期9-12,共4页
利用平面波展开法以铝圆柱/空气体系为研究对象,讨论了二维光子晶体与二维声子晶体带隙结构的特性。以三角形晶格为例,进而对比分析了两种晶体的带隙结构。本文还分析了晶格常数一定时铝圆柱半径与填充率对两种晶体带隙宽度的影响。结... 利用平面波展开法以铝圆柱/空气体系为研究对象,讨论了二维光子晶体与二维声子晶体带隙结构的特性。以三角形晶格为例,进而对比分析了两种晶体的带隙结构。本文还分析了晶格常数一定时铝圆柱半径与填充率对两种晶体带隙宽度的影响。结果表明:铝圆柱半径从0.32a到0.37a,填充率从0.372到0.497变化时二维光子晶体TE模不出现带隙,TM模出现的最大带隙宽度随着铝圆柱半径增大而逐渐变大。而二维声子晶体只出现一条带隙且最大带隙宽度也随着铝圆柱半径与填充率的增大而变大且而为声子晶体的变化幅度比光子晶体大。这对光子晶体与声子晶体的应用方面提供了良好的参考价值。 展开更多
关键词 光子晶体 声子晶体 平面波展开 带隙宽度
复合结构光子晶体耦合腔波导慢光特性研究 预览 被引量:1
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作者 刘文楷 孙耀 董小伟 《激光技术》 CSCD 北大核心 2017年第4期591-595,共5页
为了设计能够传输宽带低色散慢光的光子晶体波导,以三角晶格圆形介质柱光子晶体结构为基础,使用圆形散射元和椭圆形散射元进行周期性排列,采用平面波展开法对所设计的耦合腔波导进行了仿真分析。结果表明,调整缺陷行椭圆形散射元长轴R_... 为了设计能够传输宽带低色散慢光的光子晶体波导,以三角晶格圆形介质柱光子晶体结构为基础,使用圆形散射元和椭圆形散射元进行周期性排列,采用平面波展开法对所设计的耦合腔波导进行了仿真分析。结果表明,调整缺陷行椭圆形散射元长轴R_a可以使导模最大群速度从0.035c降低到0.01c,调节缺陷行短轴R_b的值,可以再次降低导模群速度;通过改变微腔周围第1排两种散射元的面积比,能够得到最大群速度0.0065c,波长范围为3.25nm的低色散慢光;将所设计的耦合腔应用于光缓存中,计算得出缓存时间为76.82ps,存储容量达到了15.56bit。这项研究对新型光子晶体慢光器件的设计和应用具有参考意义。 展开更多
关键词 集成光学 慢光 平面波展开 群速度 光子晶体耦合腔
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基于传导模迁移的光子晶体光开关的设计 预览
14
作者 余建立 叶松 邵瑞 《光通信技术》 北大核心 2017年第5期45-48,共4页
基于光子晶体波导传导模随波导邻近介质柱折射率改变而变化的特性,设计了一种MachZehnder结构光开关,通过改变对称波导中其中一支波导邻近两侧介质柱折射率实现对光传输的控制。利用平面波展开法计算了可调区域介质柱折射率为不同值时... 基于光子晶体波导传导模随波导邻近介质柱折射率改变而变化的特性,设计了一种MachZehnder结构光开关,通过改变对称波导中其中一支波导邻近两侧介质柱折射率实现对光传输的控制。利用平面波展开法计算了可调区域介质柱折射率为不同值时波导传导模的色散曲线,并根据光的干涉相消原理计算了光不能通过输出波导满足的调节区域长度L。当可调介质柱折射率为2.8、归一化频率为0.384时,可调区域长度为8a,器件能够实现开关功能。最后,利用时域有限差分法对该结构中光的传输特性进行了仿真。 展开更多
关键词 光开关 光子晶体 时域有限差分 平面波展开
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介质环型三重晶格光子晶体的带隙 被引量:2
15
作者 刘紫雁 唐吉玉 +3 位作者 刘娟 陈彦 董贵仁 何右青 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第11期331-335,共5页
提出一种介质环型三重晶格光子晶体结构,并研究了其完全带隙。利用Rsoft软件研究了各参数对完全带隙的影响规律,进而优化了介质环型结构。结果表明,随着介质环介电常数的增大,光子晶体完全带隙先增大后减小;随着介质环内径和外径... 提出一种介质环型三重晶格光子晶体结构,并研究了其完全带隙。利用Rsoft软件研究了各参数对完全带隙的影响规律,进而优化了介质环型结构。结果表明,随着介质环介电常数的增大,光子晶体完全带隙先增大后减小;随着介质环内径和外径的比值增大,完全带隙先增大后减小。当介质环的介电常数为14.71,内径和外径的比值为O.42时,获得的最大完全带隙为0.168。 展开更多
关键词 材料 三重晶格光子晶体 平面波展开 完全带隙 介质环型
Ultraslow-light effects in symmetric and asymmetric waveguide structures with moon-like scatterers
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作者 Yong Wan Xiao-Hui Ge +2 位作者 Sheng Xu Yue Guo Feng Yuan 《物理学前沿:英文版》 SCIE CSCD 2017年第1期117-121,共5页
关键词 非对称结构 散射体 光效应 导结构 月亮 平面波展开 耦合 六角形
高效二维光子晶体偏振光分束器的设计 预览
17
作者 余建立 叶松 任玲芝 《井冈山大学学报:自然科学版》 2017年第6期24-29,共6页
基于光子晶体线缺陷波导在不同偏振模式下的色散特性差异,提出了一种偏振光分束器的设计方法,利用具有完全禁带的二维三角晶格光子晶体,通过增大线缺陷波导侧边空气柱的半径,得到仅能传输单一偏振模式的单模光波导,并结合微腔与波导间... 基于光子晶体线缺陷波导在不同偏振模式下的色散特性差异,提出了一种偏振光分束器的设计方法,利用具有完全禁带的二维三角晶格光子晶体,通过增大线缺陷波导侧边空气柱的半径,得到仅能传输单一偏振模式的单模光波导,并结合微腔与波导间的共振耦合原理设计了一种高效的偏振分束器。用时域有限差分法模拟了偏振分束器的传输特性,结果表明,当归一化频率为0.3654的光入射时,偏振分束器能够高效率大角度分离TM和TE两种不同模式的偏振光,且TM模与TE模输出光的偏振消光比分别为28.9dB和32.7dB,器件尺寸为20.4μm×12.3μm,该设计在未来集成光回路中有着很大的应用潜力。 展开更多
关键词 光子晶体 偏振光分束器 时域有限差分 平面波展开
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一维线性函数磁振子晶体 预览
18
作者 王泽森 杨慧 +2 位作者 曹永军 刘艳玲 松林 《内蒙古师范大学学报:自然科学汉文版》 北大核心 2017年第3期346-349,共4页
利用平面波展开法计算了一维线性函数磁振子晶体和常规磁振子晶体自旋波的带结构.计算结果表明,函数磁振子晶体与常规磁振子晶体的带结构有明显区别,且一维线性函数磁振子晶体带隙的数目和宽度均随磁参数的变化而发生改变.因此,可以通... 利用平面波展开法计算了一维线性函数磁振子晶体和常规磁振子晶体自旋波的带结构.计算结果表明,函数磁振子晶体与常规磁振子晶体的带结构有明显区别,且一维线性函数磁振子晶体带隙的数目和宽度均随磁参数的变化而发生改变.因此,可以通过改变参数对一维函数磁振子晶体的带结构进行调节. 展开更多
关键词 一维函数磁振子晶体 带隙 平面波展开
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一维多孔TiO2/SiO2光子晶体能带结构模拟计算 预览
19
作者 李建锋 宋玉哲 +1 位作者 王向谦 韩根亮 《甘肃科学学报》 2017年第4期74-77,共4页
为展宽光子带隙,提出多孔薄膜层状结构的一维光子晶体模型。采用有效介质理论计算多孔薄膜有效介电常数,使用平面波展开法,模拟计算了一维多孔TiO2/SiO2光子晶体的能带结构。结果表明:电介质层孔隙率变化、厚度变化时,带隙宽度和中心... 为展宽光子带隙,提出多孔薄膜层状结构的一维光子晶体模型。采用有效介质理论计算多孔薄膜有效介电常数,使用平面波展开法,模拟计算了一维多孔TiO2/SiO2光子晶体的能带结构。结果表明:电介质层孔隙率变化、厚度变化时,带隙宽度和中心频率都能被有效地调制,可实现紫外、可见光波段宽带隙的光学介质组合。这为可见光区光电子器件的制备提供了新的思路。 展开更多
关键词 多孔TiO2 光子晶体 平面波展开 孔隙率
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二维嵌套复式晶格磁振子晶体带结构的计算 预览
20
作者 包佳美 杨慧 曹永军 《内蒙古师范大学学报:自然科学汉文版》 北大核心 2017年第5期661-663,667共4页
基于基元替代法的思想,提出一种复式晶格结构的磁振子晶体模型,该模型用小尺寸的铁圆柱阵列替代简单正方晶格中的每个单圆柱基元,构成二维嵌套复式正方周期结构的磁振子晶体,并导出这种磁振子晶体的结构因子表达式.以氧化铕基底材料为例... 基于基元替代法的思想,提出一种复式晶格结构的磁振子晶体模型,该模型用小尺寸的铁圆柱阵列替代简单正方晶格中的每个单圆柱基元,构成二维嵌套复式正方周期结构的磁振子晶体,并导出这种磁振子晶体的结构因子表达式.以氧化铕基底材料为例,通过数值计算自旋波在晶体中的带结构,研究了带隙宽随体积填充的变化行为.结果表明,嵌套复式晶格磁振子晶体在体积填充率不变的情况下,产生的低频带隙比简单晶格磁振子晶体的带隙要宽,从而达到优化和调节带隙结构的目的. 展开更多
关键词 磁振子晶体 嵌套复式晶格 带隙 平面波展开
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